Статья : Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Статья >> Биология и химия


Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов (работа 1)




Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов

Канд. техн. наук Л. К. Акимова, П. И. Батура, Н. А. Докина (ДПИ)

Выбросы коксохимических предприятий содержат твердые частицы, сернистые соединения, капельки смолы, нафталин, фенолы и другие вредные вещества. Для удаления из газов нежелательных примесей газо- и парообразных веществ применяют различные методы очистки, в том числе и каталитические. При некаталитических методах примеси выводятся из газовой смеси конденсацией или поглощением жидкими или твердыми поглотителями. При каталитических же способах удаляемые примеси не выводятся из системы, а превращаются в другие вещества, которые остаются в газовой смеси или легко удаляются на последующих стадиях очистки [1, 2].

Существует немало работ посвященных вопросам очистки различных газов, главным образом химическими и сорбционными методами. Каталитическим методам сравнительно недавно стали уделять внимание, хотя известно, что во многих случаях они наиболее эффективны для очистки как технологических, так и выбросных газов.

Основные преимущества каталитических способов очистки газов по сравнению с некаталитическими в том, что они могут осуществляться непрерывно, при достаточно больших объемных скоростях, без смены катализатора в течение длительного времени, обеспечивают высокую и стабильную очистку. В процессе каталитической очистки газов на поверхности твердого контакта происходят химические превращения, приводящие к удалению из реакционной смеси нежелательных примесей.

Рис. 1. Схема установки каталитического окисления углеводородов:

1—ротаметр; 2—реактор проточного типа с катализаторной насадкой; 3—катализатор; 4—газовые пипетки; 5—вакуумный насос; 6—поглотительные сосуды; 7—лагометр; 8–капельница; I—воздух; II—в атмосферу; III—газ

Очистку газов от органических примесей проводили каталитическим окислением на различных катализаторах с частицами размером 5—10 мкм. При этом использовали известные катализаторы, наиболее доступные и дешевые: I—нанесенный оксидный меднохромовый на шамотной крошке; II—марганцевую руду Никопольского месторождения; III—ферромарганцевый агломерат Донецкого металлургического завода. Катализатор выбирали по степени обезвреживания газов от органических соединений (бензола, фенола, нафталина).

Каталитическое окисление чистых органических веществ, содержащихся в выбросных газах, проводили на установке, смонтированной из типового лабораторного оборудования (см. рис. 1). Варьировали типы катализаторов, их температуру, содержание окисляемых веществ и расход воздуха перед химическим реактором.

Содержание фенола в газовой фазе до и после реактора определяли фотокалориметрическим методом, нафталина—пикратным, а бензольных углеводородов—поглощением их активированным углем [3].

Анализ данных показывает, что обезвреживание бензола на меднохромовом катализаторе протекает при повышенных температурах (400—560 °С), начало реакции при 400—405 °С. Чем выше температура слоя катализатора, тем больше содержание оксида углерода в продуктах окисления. Окисление бензола на марганцевой руде протекает при более низких температурах (250—405 °С); степень обезвреживания составляет от 64 до 100 %. Скорость адиабатического разогрева катализатора 7,66 °С/мин в течение первых 10—15 мин от начала реакции, а затем она снижается до 4 °С/мин. При снижении температуры слоя катализатора с 250 до 150°С скорость адиабатического разогрева марганцевой руды падает на примерно 2,2°С/мин.

Для практических целей достаточно высокая степень окисления бензола на марганцевой руде достигается при 200—250 °С, температура начала реакции 145—150 °С. При повышенных температурах (>300°С) скорость адиабатического разогрева марганцевой руды возрастает незначительно (на примерно 1,34 °С/мин) по сравнению со скоростью ее разогрева при начальной температуре 250 °С. На ферромарганцевом агломерате бензол окисляется до 96,3—97 % в интервале 280— 340 °С. Температура начала реакции280—300 °С. Такая высокая степень обезвреживания бензола на этом катализаторе достигается при содержании бензола в газовой смеси, превышающем почти в 10 раз его содержание в смеси, окисляемой на меднохромовом катализаторе при 400—500 °С.

Полное окисление фенола на меднохромовом катализаторе происходит при 350—450 °С, температура начала реакции 380—385 °С. На марганцевой руде фенол окисляется при 200—300 °С, начало реакции обезвреживания находится в интервале 176—180 °С. В этом случае окисление фенола до 93,1—96 % происходит даже тогда, когда его содержание достигает 210—180 мг/л воздуха. На ферромарганцевом агломерате фенол окисляется на 91,6—93 % при 255—340 °С. Температура начала реакции 310—320 °С (примерна равна температуре начала окисления бензола на ферромарганцевом агломерате).

Сравнительный анализ каталитического окисления бензола, фенола и нафталина свидетельствует, что высокая степень их обезвреживания (на 85—100 %) достигается при 340—350 °С на марганцевой руде и .ферромарганцевом агломерате, стоимость который меньше, чем промышленных катализаторов (1 т марганцевой руды стоит 35—40 руб., а ферромарганцевого агломерата до 70—75 руб. Цена катализатора НИИОгаз-8Д 4770 руб., ИК-12-1 до 7420 руб. и т. д.).

Результаты исследований могут быть использованы для различных производств, технологические выбросы которых содержат органические вещества.

Список литературы

1. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология.— М.: Высшая школа, 1985.— 448 с.

2. Очистка технологических газов / Т. А. Семенова.— М.: Химия, 1969.— 230 с.

3. Глузман Л. Д., Эдельман И. И. Лабораторный контроль коксохимического производства.— М.: Металлургия, 1968.— 472 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://masters.donntu.edu.ua

Похожие работы:

  • Адсорбционные методы защиты атмосферы

    Курсовая работа >> Экология
    ... термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических ... отходящих газов. Недостатки большинства адсорбционных установок — периодичность процесса и связанная с этим малая интенсивность реакторов ...
  • Защита атмосферы при вторичной переработке пластмасс

    Курсовая работа >> Экология
    ... отходящих газов в этом случае целесообразнее осуществлять методом каталитического окисления. Высокой каталитической активностью для окисления газов ... Принципиальная схема установки каталитического дожигания фенолсодержащнх газов: 1 — ... каталитический реактор для ...
  • Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков

    Реферат >> Экология
    ... для поддержания пламени. Если отходящие газы имеют высокую температуру, то процесс дожигания ... Катализаторная масса располагается в специальных реакторах в виде насадки из колец ... промышленные установки для каталитической очистки отходящих газов, которые ...
  • Производство кальцинированной соды

    Реферат >> Химия
    ... труб реактора. Для осуществления нормального течения процесса в реак­торе температуру ... водяного пара не оказывает каталитического действия на процесс ... дожигании газов. Аппарат испытан в процессе обезвреживания оксида угле­рода в отходящие газах известково ...
  • Системы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе ДВС

    Реферат >> Экология
    ... реактор представляет собой теплоизолированный объем со специ­альной организацией течения отходящих газов ... фактически дожигание) молекул СО и СН с образованием углекислого газа СО2 ... очистки отработавших газов для дизелей состоят из каталитических и жидкостных ...
  • Катализ

    Реферат >> Наука и техника
    ... для дожигания выхлопных газов автомобилей, работающие на основе каталитического окисления вредных компонентов газов ... . Подобраны катализаторы и условия для обезвреживания отходящих газов химических производств. Каталитические ... попала в реактор, и реакция ...
  • Методы очистки промышленных газовых выбросов

    Реферат >> Экология
    ... реакторов, работающих при скорости газа г = 0,020,7 м/с. Объемы аппаратов поэтому велики и установки громоздки. Для ... распространен способ каталитического окисления ток­сичных органических соединений и оксида углерода в составе от­ходящих газов с ...
  • Загрязнение атмосферы

    Реферат >> Экология
    ... в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом; – ... подаче в огневую горелку. Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов ... газа в реактор термокаталитического или термического дожигания. В крупных городах для ...
  • Загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями и защита от загрязнения

    Курсовая работа >> Экология
    ... с процессами каталитического крекинга (выжигание ... 300 С теплом отходящих газов обжиговой печи. Высушенные ... 1 реактор для приготовления (NH4)2СО3; 2 – мельница; 3 – реакторы двойного ... для этого требуется создать аппараты дожигания, т.е. подвести топливо (газ ...